(57)【要約】【課題】  レーザ加工における加工レーザ光の利用効率を向上する。【解決手段】  レーザ加工装置１００は、物体１０９の加工状態を、ＴＶカメラ・ユニット１０３で撮像する。ＴＶカメラ・ユニット用ハーフミラー１０７は、中心領域がレーザ光を全反射し、その周辺領域はハーフミラーとして機能する。照明用ハーフミラー１０８は、中心領域がレーザ光を全透過し、その周辺領域はハーフミラーとして機能する。中心領域によって、レーザ・リペア・ヘッド１０１からのレーザ光が効率的に物体１０９に照射される。一方、周辺領域によって、物体１０９からの照明光が、ＴＶカメラ・ユニット１０３に導かれる。【選択図】  図１
2005095904.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光によって物体を加工するレーザ加工装置であって、
前記物体を加工するための加工レーザ光を出力するレーザ光源と、
前記物体の状態に関する情報を得るための照明光を発光する照明用光源と、
入射照明光の一部を反射し他の一部を透過することによって、前記入射照明光を空間的に分離する分離領域を有する光学手段と、を備え、
前記光学手段は、前記分離領域よりも高い反射率で加工レーザ光を反射する反射領域を、前記分離領域の内側に有している、レーザ加工装置。
【請求項２】
前記光学手段の反射領域によって反射された加工レーザ光を受光する第２の光学手段をさらに備え、
前記第２の光学手段は、
入射照明光の一部を反射し他の一部を透過することによって、前記入射照明光を空間的に分離する分離領域と、
前記分離領域の内側に形成され、前記分離領域よりも高い透過率で前記加工レーザ光を前記物体に向けて透過する透過領域と、を有している、
請求項１に記載のレーザ加工装置。
【請求項３】
前記光学手段の反射領域によって反射された加工レーザ光を受光する第２の光学手段をさらに備え、
前記第２の光学手段は、
入射照明光の一部を反射し他の一部を透過することによって、前記入射照明光を空間的に分離する分離領域と、
前記分離領域の内側に形成され、前記分離領域よりも高い反射率で前記加工レーザ光を前記物体に向けて反射する反射領域と、を有している、
請求項１に記載のレーザ加工装置。
【請求項４】
レーザ光によって物体を加工するレーザ加工装置であって、
前記物体を加工するための加工レーザ光を出力するレーザ光源と、
前記物体の状態に関する情報を得るための照明光を発光する照明用光源と、
入射照明光の一部を反射し他の一部を透過することによって、前記入射照明光を空間的に分離する分離領域を有している光学手段と、を備え、
前記光学手段は、前記分離領域よりも高い透過率で前記加工レーザ光を透過する透過領域を、前記分離領域の内側に有している、レーザ加工装置。
【請求項５】
前記光学手段は無限遠系内に配置されている、請求項１又は４に記載のレーザ加工装置。
【請求項６】
前記反射領域は前記加工レーザ光の波長を選択的に反射するダイクロイックミラーで構成されている、請求項１に記載のレーザ加工装置。
【請求項７】
前記レーザ加工装置は、前記レーザ光源からの複数の波長の光を使用して前記物体の加工を行う、請求項１又は４に記載のレーザ加工装置。
【請求項８】
前記分離領域によって分離された照明光の一方は物体に照射され、他の一方は物体の状態を撮像する撮像手段に受光される、請求項１又は４に記載のレーザ加工装置。
【請求項９】
電子機器の製造方法であって、
物体をステージに配置するステップと、
光学手段の分離領域において照明光の一部を反射するステップと、
前記光学手段の分離領域において照明光の一部を透過するステップと、
前記光学手段の分離領域の内側に形成され、前記分離領域よりも高い反射率で加工レーザ光を反射するステップと、
前記反射された加工レーザ光を前記物体に照射し、前記物体を加工するステップと、
物体の状態に関する情報を得るため、前記反射するステップにおいて反射された光、もしくは、前記透過するステップにおいて透過された光の一方を受光するステップと、
を有する電子機器の製造方法。
【請求項１０】
電子機器の製造方法であって、
物体をステージに配置するステップと、
光学手段の分離領域において照明光の一部を反射するステップと、
前記光学手段の分離領域において照明光の一部を透過するステップと、
前記光学手段の分離領域の内側に形成され、前記分離領域よりも高い透過率で加工レーザ光を透過するステップと、
前記透過された加工レーザ光を前記物体に照射し、前記物体を加工するステップと、
物体の状態に関する情報を得るため、前記反射するステップにおいて反射された光、もしくは、前記透過するステップにおいて透過された光の一方を受光するステップと、
を有する電子機器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ加工装置及び電子機器の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近赤外光による熱加工や紫外域の光による光化学加工など、顕微鏡を利用したレーザ光による加工処理は、様々な技術分野において広く行われている。例えば、半導体マスクや液晶ディスプレイ用カラーフィルタの製造工程において、製造歩留まりを向上させるため、これらのリペア処理が行われている。レーザ加工装置の一つとして、顕微鏡観察、レーザリペア、及びＴＶ観察を行うことができるレーザリペア付顕微鏡が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。本レーザ加工装置は、接眼光学系、ＴＶカメラ・ユニット及び加工用レーザ・ヘッドを有している。さらに、これらの光路の交差部に、光路切り換えプリズムを有している。光路切り換えプリズムからの光は、結像レンズ及び対物レンズを通って、対象物にいたる。
【０００３】
この光路切り換えプリズムは、結像レンズの光軸を接眼光学系の方向とＴＶカメラ・ユニットの方向に２分割するプリズムと、結像レンズの光軸をレーザ・ヘッドの方向とＴＶカメラ・ユニットの方向に分割するプリズムを有しており、これらプリズムを光路に対して切り換えて挿入できるようになっている。一方の対物レンズを挿入することによって、レーザレーザ・ヘッドからのレーザ光が対象物にいたる。さらに、対象物からの観察像は、プリズムを透過され、ＴＶカメラ・ユニットの撮像面に結像され、モニター上に対象物の像及び可変スリットのスリット像を写し出し、この状態で、レーザ加工の範囲を設定することで、レーザ・ヘッドからのレーザ光により対象物の所望部分の修正を行う。
【０００４】
一方、顕微鏡観察とＴＶ観察を同時に行いたい場合は、他方のプリズムが光路に入るように切り換える。すると、対象物からの観察像は、プリズムにより偏向され接眼レンズで結像される。同時に、対象物からの観察像は、プリズムを透過され、ＴＶカメラ・ユニットの撮像面にも結像され、モニターに対象物の像を写し出し、ＴＶ観察も可能としている。光路切り換えプリズムのプリズムを光路上で切り換えることで、レーザリペアとＴＶ観察、あるいは、顕微鏡観察とＴＶ観察を同時に行うことができる。
【０００５】
他のレーザ加工装置の例として、図７は、液晶ディスプレイ用カラーフィルタのリペアなどに適用可能な典型的なレーザ加工装置の光学構成を模式的に示している。レーザ加工装置７００は、レーザ光によって物体を加工すると同時に、ＴＶカメラを使用することによって、被加工物体をリアルタイムに観察することができる。図７において、７０１はＴＶカメラ・ユニット、７０２はレーザ・リペア・ヘッド、７０３は照明用光源、７０４は全反射ミラー、７０５はカメラ用ハーフミラー、７０６は照明用ハーフミラー、７０７は対物レンズ、７０８は物体、７０９は物体が載置されるステージである。
【０００６】
レーザ・リペア・ヘッド７０２からの加工レーザ光は、全反射ミラー７０４によって全反射され、カメラ用ハーフミラー７０５に入射する。カメラ用ハーフミラー７０５によって約半分の加工レーザ光が反射され、反射光が照明用ハーフミラー７０６に入射する。約半分の加工レーザ光が照明用ハーフミラー７０６を透過し、対物レンズ７０７によって物体７０８に集光される。これによって、物体７０８の必要な箇所がリペア処理される。
【０００７】
一方、照明用光源７０３からの照明光は、照明用ハーフミラー７０６に入射し、入射光の約半分が反射され、対物レンズ７０７によって物体７０８に集光される。物体７０８から反射された照明光は、対物レンズ７０７、照明用ハーフミラー７０６及びカメラ用ハーフミラー７０５を通過して、ＴＶカメラ・ユニット７０１に受光される。照明用ハーフミラー７０６及びカメラ用ハーフミラー７０５のそれぞれにおいて、照明光の光量が約５０％に減衰される。ＴＶカメラ・ユニット７０１は受光した光に応じて画像信号を生成する。
【０００８】
【特許文献１】特開平８−２９０２８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記のように、照明光と加工レーザ光の光路をハーフミラーによって重ねあわせる、あるいは、これらの光路を分離することによって、レーザ光源と観察系を備える加工装置を形成することができる。しかし、加工装置７００のように、ハーフミラーを使用してレーザ光の一部を反射、もしくは一部を透過すると、物体へ照射されるレーザ光量は大きく減衰される。
【００１０】
図７の例において、レーザ・リペア・ヘッド７０２からのレーザ光は、カメラ用ハーフミラー７０５によって約５０％の光量が反射される。さらに、反射光のうちの５０％の光量が、照明用ハーフミラー７０６を透過する。その結果、物体７０８に照射される加工レーザ光量は、レーザ・リペア・ヘッド７０２からの出力の２５％に減衰されてしまう。このため、より大きなパワーのレーザが必要とされる。従って、本発明の一つの目的は、レーザ加工における加工レーザ光の利用効率を向上することである。本発明の他の目的は、物体の観察が可能なレーザ加工装置において、観察像の必要な品質を維持しつつ加工レーザ光の利用効率を向上することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
以下に本発明に関する課題を解決するための手段を開示する。以下の記載において、理解の容易化のために、発明を実施するための最良の形態において開示された要素が例示されているが、本発明は例示された要素に限定されるものではないことはもちろんである。また、以下の記載において、一つの要素から他の要素が光を受光する場合、直接に受光するほか、他の光学手段を介して受光する場合も含むものである。
【００１２】
本発明の第１の態様は、レーザ光によって物体を加工するレーザ加工装置であって、前記物体を加工するための加工レーザ光を出力するレーザ光源と、前記物体の状態に関する情報を得るための照明光を発光する照明用光源と、入射照明光の一部を反射し他の一部を透過することによって、前記入射照明光を空間的に分離する分離領域を有する光学手段（例えば、ＴＶカメラ・ユニット用ハーフミラー６０３）と、を備え、前記光学手段は、前記分離領域よりも高い反射率で加工レーザ光を反射する反射領域を、前記分離領域の内側に有している。この構成を有することによって、物体の状態に関する情報を得ると共に、加工レーザ光の利用効率を向上することができる。
【００１３】
前記光学手段の反射領域によって反射された加工レーザ光を受光する第２の光学手段（例えば、照明用ハーフミラー１０８）をさらに備え、前記第２の光学手段は、入射照明光の一部を反射し他の一部を透過することによって、前記入射照明光を空間的に分離する分離領域と、前記分離領域の内側に形成され、前記分離領域よりも高い透過率で前記加工レーザ光を前記物体に向けて透過する透過領域とを有していることができる。あるいは、前記光学手段の反射領域によって反射された加工レーザ光を受光する第２の光学手段（例えば、第２カメラ用ハーフミラー６０２）をさらに備え、前記第２の光学手段は、入射照明光の一部を反射し他の一部を透過することによって、前記入射照明光を空間的に分離する分離領域と、前記分離領域の内側に形成され、前記分離領域よりも高い反射率で前記加工レーザ光を前記物体に向けて反射する反射領域とを有していることができる。これによって、加工レーザ光をより効率的に利用することが可能となる。
【００１４】
前記反射領域は前記加工レーザ光の波長を選択的に反射するダイクロイックミラーで構成されていることができる。これによって、照明光をより効率的に利用することができる。
【００１５】
本発明の第２の態様は、レーザ光によって物体を加工するレーザ加工装置であって、物体を加工するための加工レーザ光を出力するレーザ光源と、物体の状態に関する情報を得るための照明光を発光する照明用光源と、入射照明光の一部を反射し他の一部を透過することによって、前記入射照明光を空間的に分離する分離領域を有している光学手段（例えば、照明用ハーフミラー１０８）と、を備え、前記光学手段は、前記分離領域よりも高い透過率で前記加工レーザ光を透過する透過領域を、前記分離領域の内側に有している。この構成を有することによって、物体の状態に関する情報を得ると共に、加工レーザ光の利用効率を向上することができる。
【００１６】
上記第１もしくは第２態様において、前記光学手段は無限遠系内に配置されていることが好ましい。これによって、照明光による観察像品質の低下を抑制することができる。あるいは、前記レーザ加工装置は、前記レーザ光源からの複数の波長の光を使用して前記物体の加工を行うことができる。
【００１７】
あるいは、前記分離領域によって分離された照明光の一方は物体に照射され、他の一方は物体の状態を撮像する撮像手段に受光されることができる。
【００１８】
本発明の第３の態様は、電子機器の製造方法であって、物体をステージに配置するステップと、光学手段の分離領域において照明光の一部を反射するステップと、前記光学手段の分離領域において照明光の一部を透過するステップと、前記光学手段の分離領域の内側に形成され、前記分離領域よりも高い反射率で加工レーザ光を反射するステップと、前記反射された加工レーザ光を前記物体に照射し、前記物体を加工するステップと、物体の状態に関する情報を得るため、前記反射するステップにおいて反射された光、もしくは、前記透過するステップにおいて透過された光の一方を受光するステップを有する。この構成を有することによって、物体の状態に関する情報を得ると共に、加工レーザ光の利用効率を向上することができる。
【００１９】
本発明の第４の態様は、電子機器の製造方法であって、物体をステージに配置するステップと、光学手段の分離領域において照明光の一部を反射するステップと、前記光学手段の分離領域において照明光の一部を透過するステップと、前記光学手段の分離領域の内側に形成され、前記分離領域よりも高い透過率で加工レーザ光を透過するステップと、前記透過された加工レーザ光を前記物体に照射し、前記物体を加工するステップと、物体の状態に関する情報を得るため、前記反射するステップにおいて反射された光、もしくは、前記透過するステップにおいて透過された光の一方を受光するステップを有する。この構成を有することによって、物体の状態に関する情報を得ると共に、加工レーザ光の利用効率を向上することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、レーザ加工における加工レーザ光の利用効率を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下に、本発明を適用可能な実施の形態が説明される。以下の説明は、本発明の実施形態を説明するものであり、本発明が以下の実施形態に限定されるものではない。説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略及び簡略化がなされている。又、当業者であれば、以下の実施形態の各要素を、本発明の範囲において容易に変更、追加、変換することが可能である。
【００２２】
実施の形態１．
図１は、本発明の一例である、レーザ加工装置の概略構成を模式的に示す構成図である。レーザ加工装置１００は、例えば、液晶ディスプレイ用カラーフィルタのリペア処理に利用することができる。以下、リペア処理を例として、レーザ加工装置１００について説明する。レーザ加工装置１００は、レーザ光によって物体をリペア処理する他、物体の状態をリアルタイムに観察することができる撮像系を備えている。これによって、加工レーザ光とリペア部の位置合わせ、あるいは、リペア状態の確認などを行うことができる。
【００２３】
図１において、１０１はレーザ・リペア・ヘッド、１０２は全反射ミラーである。レーザ・リペア・ヘッド１０１は、例えば、ＹＡＧレーザを使用することができる。ＹＡＧレーザは、複数の波長の光を出力することができ、典型的には、基本波（１０６４ｎｍ）、第二高調波（５３２ｎｍ）、あるいは第三高調波（３５５ｎｍ）が利用される。例えば、液晶ディスプレイ用カラーフィルタのリペア処理においては、これらの波長から、ブラックマトリックス、カラーフィルタ層などのリペア対象に応じて、適切な波長が選択される。例として、樹脂ブラックマトリックスには第三高調波（３５５ｎｍ）を使用し、所定色のカラーフィルタ層に第二高調波（５３２ｎｍ）を使用することができる。
【００２４】
１０３は物体の状態を撮像するＴＶカメラ・ユニットである。ＴＶカメラ・ユニットは、例えば、ＣＣＤを使用することによって、物体のリペア部の状態を撮像することができる。ＴＶカメラ・ユニットからの動画像データを表示装置によって表示することによって、リペア部をリアルタイムに観察することができる。１０４は物体を観察し、物体の状態に関する情報を得るために使用される照明用光源である。ＴＶカメラ・ユニット１０３による高品質の撮像画像を得るため、好ましくは、照明用光源１０４は可視光全域の光を出力する。照明用光源１０４好ましい一例として、キセノンランプを使用することができる。
【００２５】
１０５は対物レンズ、１０６は対物レンズとの間で無限遠系を形成する結像レンズである。尚、本明細書において、レンズとは、一枚の単一レンズ及び複数のレンズから構成されるレンズを含む。１０７は、ＴＶカメラ・ユニット１０３によって受光される照明光を透過するＴＶカメラ・ユニット用ハーフミラーである。１０８は、照明用光源１０４からの照明光の一部を反射し、一部を透過する照明用ハーフミラーである。ハーフミラー１０７、１０８は、入射した一部の照明光を反射し、他の一部の照明光を透過する。１０９はリペア処理される物体、１１０は物体１０９が載置されるステージである。ステージ１１０は、光軸方向（Ｚ方向）、および、光軸方向と垂直なステージ平面内方向（Ｘ−Ｙ方向）に移動することができる。これにより、物体１０９の必要なリペア部に加工レーザ光を照射することができる。
【００２６】
図２は、ＴＶカメラ・ユニット用ハーフミラー１０７及び照明用ハーフミラー１０８の概略構成を示す平面図である。図２（ａ）に示すように、ＴＶカメラ・ユニット用ハーフミラー１０７は、所定面積を有する中心領域２０１及び中心領域２０１の周囲を囲むように形成された周辺領域２０２を備えている。周辺領域２０２は、入射光の一部を透過し、一部を反射する、入射光の分離機能を有している。中心領域２０１は、周辺領域２０２とは、異なる光の透過率もしくは反射率を有している。具体的には、中心領域２０１の反射率は周辺領域２０２の反射率よりも大きい。これによって、リペア・レーザ・ヘッド１０１からの加工レーザ光が中心領域２０１に入射することによって、加工レーザ光を効率的に反射すると同時に、物体からの照明光を主に周辺領域２０２において透過することによって、ＴＶカメラ・ユニットによる撮像を可能とすることができる。
【００２７】
周辺領域２０２は、入射光を分離する典型的なハーフミラーとしての機能を備えており、入射した光のうち、実質的に５０％の光が反射され、５０％の光が透過する。中心領域２０１は、周辺領域２０２よりも反射率が高く（透過率が小さい）、好ましくは、９０％以上の反射率を備えている。全反射を行う典型的なフルミラーは、約９０−９５％の反射率を備えており、中心領域２０１はそれに相当する反射率を有していることが好ましい。ＴＶカメラ・ユニット用ハーフミラー１０７は、ガラス基板上にアルミニウムなどの金属膜を蒸着することによって形成することができる。蒸着膜厚を選択することによって、中心領域２０１及び周辺領域２０２の反射率を所望の値に設定することができる。
【００２８】
中心領域２０１の反射率を周辺領域２０２の反射率よりも大きなものとするため、中心領域２０１の蒸着膜厚は周辺領域２０２よりも厚く形成される。あるいは、中心領域２０１と周辺領域２０２との間において異なる反射材料を使用することによって、中心領域２０１の反射率を大きくすることができる。中心領域２０１の寸法は、リペア・レーザ・ヘッド１０１からのレーザ光束の断面と実質的の同一、もしくは、わずかにそれよりも大きいことが好ましい。レーザ光を効率的に反射するため、レーザ光束に対して中心領域２０１の寸法がマージンを有することが好ましいが、観察に使用される画像の品質低下を考慮して、ＴＶカメラ・ユニット１０３による照明光の受光量が大きく減少しないように中心領域２０１の寸法が設定される。例えば、中心領域２０１は約３ｍｍ角の矩形とすることができる。
【００２９】
図１に示された例において、ＴＶカメラ・ユニット用ハーフミラー１０７は、周辺領域２０２に反射層を形成しない全透過領域とすることができる。これぬいよって、周辺領域２０２において、実質的に全ての照明光が透過することができ、照明光のＴＶカメラ・ユニット１０３による受光量を増加させることができる。尚、この場合、ＴＶカメラ・ユニット用ハーフミラー１０７は、ハーフミラーとしては機能しない。
【００３０】
照明用ハーフミラー１０８は、図２（ｂ）に示すように、所定面積を有する中心領域２０３及び中心領域の周囲を囲むように形成された周辺領域２０４を備えている。周辺領域２０４は、入射光の一部を透過し、一部を反射する、入射光の分離機能を有している。中心領域２０３は、周辺領域２０４とは、異なる光の透過率もしくは反射率を有している。具体的には、中心領域２０３の透過率は周辺領域２０４の透過率よりも大きい。これによって、リペア・レーザ・ヘッド１０１からのレーザ光が中心領域２０３に入射することによって、加工レーザ光が物体１０９に向けて効率的に透過し、さらに、照明用光源１０４からの照明光を物体１０９に向けて効率的に反射することができる。
【００３１】
中心領域２０３は周辺領域２０４よりも透過率が高く（反射率が小さい）、好ましくは、約９０％以上の透過率を備えている。透過率を高めることによって、リペア・レーザ・ヘッド１０１からの加工レーザ光をより効率的に利用することができる。中心領域２０３のガラス基板上に蒸着膜を形成しないことによって、全透過領域とすることができる。周辺領域２０４は、ＴＶカメラ・ユニット用ハーフミラー１０７と同様に、入射した光のうち、実質的に５０％の光を反射し、５０％の光を透過する、通常のハーフミラーの分離機能を有することが好ましい。
【００３２】
レーザ加工装置１００の動作時における、光線状態について図１を参照して説明する。リペア・レーザ・ヘッド１０１から出力された加工レーザ光は、反射ミラー１０２によって反射され、ＴＶカメラ・ユニット用ハーフミラー１０７に入射する。ＴＶカメラ・ユニット用ハーフミラー１０７の中心領域２０１において反射された加工レーザ光は結像レンズ１０６に入射する。加工レーザ光は結像レンズ１０６によって平行光とされ、照明用ハーフミラー１０８に入射する。照明用ハーフミラー１０８の中心領域２０３を透過したレーザ光は、対物レンズ１０５によって物体１０９上に集光され、リペア処理を行う。
【００３３】
照明用光源１０４からの照明光は、照明用ハーフミラー１０８に入射する。入射光の一部が照明用ハーフミラー１０８に反射され、対物レンズ１０５に入射する。対物レンズ１０５に入射した照明光は、物体１０９上に集光される。照明光は物体１０９によって反射され、対物レンズ１０５に再び入射する。照明光は対物レンズ１０５によって拡大され、平行光として対物レンズ１０５から出射する。光の一部は照明用ハーフミラー１０８を透過し、結像レンズ１０６に入射する。結像レンズ１０６からの光はＴＶカメラ・ユニット用ハーフミラー１０７に入射し、主に周辺領域２０２を透過する。ＴＶカメラ・ユニット用ハーフミラー１０７の透過光はＴＶカメラ・ユニット２０３によって受光され、物体１０９の状態を示す動画像データが生成される。
【００３４】
ハーフミラー１０７、１０８における光線状態について図３を参照して説明する。図３（ａ）は、ＴＶカメラ・ユニット用ハーフミラー１０７における、加工レーザ光３０１および照明光３０２の光線状態を説明するための図である。また、図３（ｂ）は、照明用ハーフミラー１０８における、加工レーザ光３０１および照明光３０２の光線状態を説明するための図である。ＴＶカメラ・ユニット用ハーフミラー１０７を結像レンズ１０６の近傍に配置する場合、図３（ａ）に示すように、ＴＶカメラ・ユニット用ハーフミラー１０７における加工レーザ光３０１と照明光３０２は、実質的に平行光と考えることができる。
【００３５】
図３（ａ）において、加工レーザ光３０１はＴＶカメラ・ユニット用ハーフミラー１０７の中心領域２０１に入射する。レーザ光はビーム径が小さく、集光性が高いため、実質的に全ての加工レーザ光３０１を、中心領域２０１に入射することができる。中心領域２０１に入射した加工レーザ光３０１は、例えば、約９０％以上の高反射率において物体１０９方向に反射される。一方、物体１０９によって反射された照明光３０２は、ＴＶカメラ・ユニット用ハーフミラー１０７の中心領域２０１及び周辺領域２０２に入射する。
【００３６】
照明光３０２は、中心領域２０１あるいはレーザ加工光３０１と比較して、光束断面積が大きいため、その多くの部分がＴＶカメラ・ユニット用ハーフミラー１０７の周辺領域２０２に入射する。周辺領域２０２は、入射光を空間的に分離する分離領域として機能し、例えば、約５０％の照明光３０２が周辺領域２０２を透過して、ＴＶカメラ・ユニット１０３に入射し、約５０％の照明光３０２が反射される。
【００３７】
図３（ｂ）に示すように、ＴＶカメラ・ユニット用ハーフミラー１０７と同様に、照明用ハーフミラー１０８において、実質的に全ての加工レーザ光３０１を中心領域２０３に入射することができる。照明用ハーフミラー１０８の中心領域２０３は、例えば反射層が形成されていない場合、全透過領域として、約９０％以上の加工レーザ光３０１を透過することができる。照明用光源１０４からの照明光３０２は、照明用ハーフミラー１０８の中心領域２０３及び周辺領域２０４に入射する。
【００３８】
照明光３０２の多くは周辺領域２０４に入射し、例えば、周辺領域２０４に入射した約５０％の照明光３０２が対物レンズ１０５方向に反射される。さらに、物体１０９によって反射された照明光３０２は、対物レンズ１０５によって平行光とされた後、照明用ハーフミラー１０８に入射する。照明光３０２の多くは周辺領域２０４に入射し、約５０％の照明光３０２が透過し、一部の照明光３０２光は中心領域２０３を透過する。
【００３９】
ここで、ＴＶカメラ・ユニット用ハーフミラー１０７の中心領域の反射率と照明用ハーフミラー１０８の中心領域の透過率が、それぞれ９０％である場合、物体１０９に照射される加工レーザ光の光量は約８０％となる。これは、従来のハーフミラーを使用した加工装置における、５０％×５０％＝２５％と比較して、本形態の加工レーザ光の照射光量が３倍以上であることを示している。一方、照明光は加工レーザ光よりも光束断面積が大きく、ＴＶカメラ・ユニット用ハーフミラー１０７もしくは照明用ハーフミラー１０８の周辺領域において、透過もしくは反射される。これによって、ＴＶカメラ・ユニット１０３による撮像のための十分な光量を得ることができる。
【００４０】
本形態のレーザ加工装置は、特に、複数の異なる波長の光を使用してレーザ光加工を行う加工装置に好適である。カメラを使用して物体の加工状態を観察するため、撮像光と加工レーザ光の光路と重複させる場合、光学素子を使用してこれらの光を分離する構成が必要とされる。光を分離する手段としては、本形態において説明されたようにハーフミラーを使用する構成他に、ダイクロイックミラーを使用することができる。しかし、可視光を透過し、加工に使用される複数の波長の光を選択的に反射するダイクロイックミラーを構成することは一般に困難である。従って、本例のように、ＹＡＧ基本波（１０６４ｎｍ）、第二高調波（５３２ｎｍ）、及び第三高調波（３５５ｎｍ）を使用するリペア装置などに、本形態の光学系は特に有用である。
【００４１】
あるいは、加工レーザ光が可視光の波長域に含まれる光を使用する場合に、本形態のレーザ加工装置は好適である。使用される加工レーザ光が可視光である場合、ダイクロイックミラーによって撮像光の一部が反射されるため、画像の一部の色が他の色と比較して欠落する。従って、本形態のハーフミラーを使用することによって、観察のための画像品質を維持しつつ、加工レーザ光の照射光量を増加させることができる。
【００４２】
一方、ＴＶカメラ・ユニット用ハーフミラー１０７において、中心領域２０１を、レーザ光波長の光を反射するダイクロイックミラーで形成することが可能である。特に、上記に説明したように、加工レーザ光の波長が可視光域外にある場合、あるいは、加工レーザ光として単一波長又は波長差の小さい複数の波長の光を使用する場合に好適である。この場合、ダイクロイックミラーは、使用される加工レーザ光の波長の光を選択的に反射する。また、ダイクロイックミラーは、可視光全域にわたる照明光を透過することによって、観察のための画像品質を向上することができる。
【００４３】
尚、本形態においては、リペア装置を例としてレーザ加工装置を説明したが、本発明は欠陥修正限らず、樹脂にレーザ光を照射して加工する装置など、レーザ光をエネルギーとして照射する様々な加工装置に適用することができる。リペア装置を含め、電子機器の製造に本発明を適用することができる。電子機器の製造工程においては、例えば、ステージ１１０に設置された電子機器の部品が本発明の加工装置によって加工処理される。本形態のレーザ加工装置に、例えば、物体の高さ方向における情報を取得することができる共焦点光学系など、他の光学系を追加することが可能である。また、反射照明系の他、透過照明系を使用する加工装置に本発明を適用することが可能である。
【００４４】
また、ＴＶカメラ・ユニット１０３とレーザ・リペア・ヘッド１０１の位置を入れ替えることができる。この場合において、ＴＶカメラ・ユニット用ハーフミラー１０７は、照明用ハーフミラー１０８と同一の構成を有する。つまり、中心領域が高透過率領域として形成される。これによって、レーザ・リペア・ヘッド１０１が物体１０９の直上に配置された場合に、レーザ光を効率的に利用することができる。また、ＴＶカメラ・ユニット１０３に代えて、物体の状態に関する情報を得るため、他の構成の撮像装置や、接眼系などの他の受光手段を使用することができる。
【００４５】
実施の形態２．
図４は、本発明の好ましい他の形態に係る、レーザ加工装置４００の概略構成を模式的に示す構成図である。図４において、図１と同様の要素については同一の符号が付されている。また、これらについての説明は、必要ない場合は省略される。レーザ加工装置４００において、ＴＶカメラ・ユニット用ハーフミラー１０７は、結像レンズ１０６と対物レンズ１０５との間に配置されている。また、図４において、４０１はリペア・レーザ・ヘッドからの加工レーザ光を平行光として出射する結像レンズである。
【００４６】
ＴＶカメラ・ユニット用ハーフミラー１０７、あるいは、照明用ハーフミラー１０８のように、中心領域と周辺領域の間において透過率もしくは反射率の異なるハーフミラーは、本形態において示されるように、レーザ加工装置における無限遠系内に配置されることが好ましい。図５に示すように、対物レンズ１０５と結像レンズ１０６の間は無限遠系となっており、加工レーザ光および照明光は系内を平行光となって伝播する。このように、無限遠系内においては像が結ばれることがないため、撮像に使用される観察用光の光路上に物体が挿入されることによってコントラストの低下が起きるが、撮像画像に影が形成されることがない。
【００４７】
ＴＶカメラ・ユニット用ハーフミラー１０７、及び、照明用ハーフミラー１０８を通過した照明光は、中心領域に対応する部分と周辺領域に対応する部分の間において、無限遠系内において異なる光量を有している。これによって、ＴＶカメラ・ユニットによって撮像される画像のコントラスト低下が起こるが、中心領域に対応する影が撮像画像内に実質的に観察されることがない。これによって、加工レーザ光の照射光量を増加させることができると同時に、観察画像の必要な画像品質を維持することができる。
【００４８】
図１においては、ＴＶカメラ・ユニット用ハーフミラー１０７は、結像レンズ１０６とＴＶカメラ・ユニット１０３の間に配置されている。ＴＶカメラ・ユニット用ハーフミラー１０７が無限遠系内に配置されていないことから、図４に示されたレーザ加工装置４００と比較して、画像品質の低下が考えられる。しかし、結像レンズ１０６近傍においては、光が平行光に極めて近い状態にあるので、ＴＶカメラ・ユニット用ハーフミラー１０７を結像レンズ１０６近傍に配置することによって、画像内の影の形成による実質的な画像品質の低下を防止することができる。好ましくは、結像レンズ１０６とＴＶカメラ・ユニット用ハーフミラー１０７との間に他の光学素子を配置することなく、ＴＶカメラ・ユニット用ハーフミラー１０７を結像レンズ１０６に近づけて配置することが好ましい。
【００４９】
実施の形態３．
図６は、本発明の好ましい他の形態に係るレーザ加工装置６００の概略構成を模式的に示す構成図である。図６において、図１もしくは図４と同様の要素については同一の符号が付されている。また、これらについての説明は、必要ない場合は省略される。レーザ加工装置６００において、６０１は第２のカメラである。例えば、第２のカメラ６０１としてＣＣＤカメラを使用し、共焦点系を構成することができる。
【００５０】
６０２は第２カメラ用ハーフミラー、６０３はＴＶカメラ・ユニット用ハーフミラーであって、これらは、ＴＶカメラ・ユニット用ハーフミラー１０７と実質的に同様の構造を有している。尚、本例において、ＴＶカメラ・ユニット用ハーフミラー６０３は照明光を分離する必要がないため、周辺領域を実質的な全透過領域として形成することができる。６０４は全反射ミラーである。６０５、６０６は結像レンズであって、結像レンズ６０５、６０６のそれぞれと対物レンズ１０５との間は無限遠系となっている。
【００５１】
加工処理における光線状態について説明する。レーザ・リペア・ヘッド１０１からの加工レーザ光は結像レンズ６０５を透過し、ＴＶカメラ・ユニット用ハーフミラー６０３の中心領域において実質的に全反射される。反射された加工レーザ光は第２カメラ用ハーフミラー６０２の中心領域に入射する。第２カメラ用ハーフミラー６０２の中心領域で実質的に全反射された加工レーザ光は、照明用ハーフミラー１０８の中心領域を透過し、対物レンズ１０５により物体１０９上に集光される。これによって、物体１０９の所望部がリペア処理される。
【００５２】
一方、物体１０９によって反射され、照明用ハーフミラー１０８を透過した照明光は、第２カメラ用ハーフミラー６０２に入射する。第２カメラ用ハーフミラー６０２の周辺領域を、約半分の照明光が透過する。結像レンズ１０６を透過した照明光は、第２のカメラによって受光され、物体の測定などの観察に利用される。一方、第２カメラ用ハーフミラー６０２の周辺領域において約半分の照明光が反射され、入射照明光が分離される。この反射光は、ＴＶカメラ・ユニット用ハーフミラー６０３に入射する。ＴＶカメラ・ユニット用ハーフミラー６０３の周辺領域に入射した照明光の約半分の光が、周辺領域を透過し、全反射ミラー６０４に反射されて後、ＴＶカメラ・ユニット１０３によって受光される。
【００５３】
本形態のように、レーザ加工ユニットの他に、複数の観察系を備える加工装置において、本発明によれば、観察像の品質を一定以上に維持しつつ、加工レーザ光の利用効率を上げることができる。尚、本形態の光学系において、いくつかの要素の配置を変更することが可能である。例えば、照明用ハーフミラー１０８を、第２カメラ用ハーフミラー６０２と第２カメラ６０１との間に配置することができる。この場合、照明用ハーフミラー１０８は通常のハーフミラー構成とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】第１の実施の形態に係るレーザ加工装置の構成を模式的に示す、構成図である。
【図２】第１の実施の形態に係るレーザ加工装置において使用されるハーフミラー構成を模式的に示す平面図である。
【図３】第１の実施の形態のハーフミラーにおける光線状態を示す図である。
【図４】第２の実施の形態に係るレーザ加工装置の構成を模式的に示す、構成図である。
【図５】第２の実施の形態に係るレーザ加工装置における、無限遠系の光線状態を示す図である。
【図６】第３の実施の形態に係るレーザ加工装置の構成を模式的に示す、構成図である。
【図７】背景技術としての加工装置の構成を示す構成図である。
【符号の説明】
【００５５】
１００  レーザ加工装置、１０１  レーザ・リペア・ヘッド、１０２  反射ミラー、
１０３  ＴＶカメラ・ユニット、１０４  照明用光源、１０５  対物レンズ、
１０６  結像レンズ、１０７  ＴＶカメラ・ユニット用ハーフミラー、
１０８  照明用ハーフミラー、１０９  物体、１１０  ステージ、２０１  中心領域、
２０２  周辺領域、２０３  中心領域、２０４  周辺領域、３０１  加工レーザ光、
３０２  照明光、４０１  結像レンズ、６００  レーザ加工装置、
６０１  第２のカメラ、６０２  第２カメラ用ハーフミラー、
６０３  ＴＶカメラ・ユニット用ハーフミラー、６０４  全反射ミラー、
６０５、６０６  結像レンズ、７０１  ＴＶカメラ・ユニット、
７０２  レーザ・リペア・ヘッド、７０３  照明用光源、７０４  全反射ミラー、
７０５  ハーフミラー、７０６  ハーフミラー、７０７  対物レンズ、７０８  物体、
７０９  ステージ
【図１】
2005095904.tif 000003
【図２】
2005095904.tif 000004
【図３】
2005095904.tif 000005
【図４】
2005095904.tif 000006
【図５】
2005095904.tif 000007
【図６】
2005095904.tif 000008
【図７】
2005095904.tif 000009